Die Kreisläufe des Kohlenstoffes in der Biosphäre

Die biogeochemischen Kreisläufe des Kohlenstoffes verlaufen im Raum und Zeit. Je nach der Dauer (der Periodizität) und der Raumentwicklung kann man unterscheiden: kurze (die Stunden – tausend Jahre) biogeochemische Kreisläufe (klein und Landschafts- biogeochemische Kohlenstoffzyklen) und der biogeochemische Zyklus, kommensurabel mit der geologischen Geschichte (der groß biogeochemische Kohlenstoffzyklus).

Der Boden spielt die hochwichtige Rolle in den biogeochemischen Kohlenstoffkreisläufen. Er dient als wichtigsten Speicher des organischen Stoffes, der vor den organischen Resten und dem Humus gestellt ist. Der Boden dient sowohl als Akkumulator, als auch Spender des СО2. Der Boden ist eine der Hauptphasen des Biosphäreskreislaufs und erfüllt in Bezug auf den Kohlenstoff die folgenden Funktionen: die Funktion des Behälters für den Abfluss und die Transformation des atmosphärischen Kohlenstoffes, der bei der Fotosynthese von der Landvegetation assimiliert ist; die des Akkumulators der standfesten Vereinigungen des Kohlenstoffes - der Humus und der Karbonate; der Quelle der beweglichen Vereinigungen und der Bicarbonate in Form von den Kohlenwasserstoffgasen (vor allem СО2) und der wasserauflösbaren organischen Vereinigungen und der Bicarbonate.

Der Kohlenstoff des Bodens, der sich in die Luft- und Wassermigrationsströme einreiht, verbindet den Biota, die Atmosphäre, die Hydrosphäre und die Lithosphäre im einheitlichen biogeochemischen Kreislauf der Stoffe.

Der Landschaftskreislauf des Kohlenstoffes bildet sich aus der abiogene (fisiko-chemisch, mechanisch) und biogene (die Fotosynthese, die Zerlegung des organischen Stoffes usw.) Migration. Der kleine biogeochemische Kohlenstoffkreislauf ist – das dynamische geochemische System der Umwandlung des lebendigen Stoffes, in dem der ununterbrochene Kreislauf des Kohlenstoffes unter Mitwirkung von den Pflanzen, der Tiere und der Mikroorganismen geschieht. Er nimmt am Kreislauf der Boden, der Vegetation und der Atmosphäre, die vom Mechanismus der Geraden- und der Rückkopplung vereinigt sind (der Boden ↔ die Vegetation ↔ die Atmosphäre) teil.

Die Hauptkomponenten, die den kleinen biogeochemischen Kohlenstoffkreislauf gewährleisten (wie auch den Landschaftskreislauf) sind: die Produzenten (alle grünen Pflanzen, die den organischen Stoff aus den unorganischen Komponenten) erzeugen, die Konsumenten (alle Gruppen der Tiere, der Pilzparasiten, der Pflanzenparasiten) und die Destruenten (vor allem die Bakterien und die Pilze, die die organischen Reste in die unorganischen Stoffe umwandeln). Der kleine biogeochemische Kohlenstoffkreislauf ist ein Landkreislauf, da er die Ökosysteme des Festlands erfasst.

Der große biogeochemische Kohlenstoffkreislauf ist – der nicht aufhörende Prozess der Migration, der Verteilung, das Zerstreuen und die Konzentration des Kohlenstoffes im System "der oberen Schichten der Lithosphäre – des Ozeans – der untere Teil der Atmosphäre". Dieser ist vergleichbar mit der geologischen Geschichte der Erdrinde. Der vorliegende Kreislauf lässt sich sowohl mit den biologischen, als auch den geologischen Prozessen (das tektonische Heben, die vulkanische Tätigkeit u.a.) erklären. Er verwirklicht in der Gesamtheit den Austausch des Kohlenstoffes zwischen dem Festland, dem Ozean und der Atmosphäre. Der Kreislauf des Kohlenstoffes in der Biosphäre besteht aus zwei verschiedenen Zyklen: Landzyklus und Meerzyklus, die durch die Grenze zwischen dem Ozean und der Atmosphäre verbunden sind. Der Kreislauf, der im Ozean geschieht, ist hauptsächlich unabhängig. Das Kohlendioxid ist im Meerwasser aufgelöst, wird vom Phytoplankton behalten, wobei der Sauerstoff in die Lösung zurückgeht. Das Zooplankton und die Fische konsumieren den Kohlenstoff, der vom Phytoplankton fixiert ist, und verwenden den Sauerstoff bei der Atmung.

Die Verteilung des СО2 zwischen dem organischen Stoff des Bodens, der Vegetation, der Atmosphäre und dem Ozean spielt eine wichtige Rolle in der Bildung des thermischen Gleichgewichts des Planeten, die sowohl von den natürlichen (die Fotosynthese der Pflanzen, die Atmung der Wurzeln, die Tiere und die Mikroorganismen, die Tauschdiffusion auf der Oberfläche des Ozeanes, der Eingang des СО2 aus den Tiefen der Erdrinde), als auch von anthropogenen Prozessen (der Ackerbau, das Ausbrennen der Vegetation, die Verbrennung des Brennstoffes) abhängt. Die Tätigkeit des Menschen führt zur zusätzlichen Ansammlung des Kohlenstoffes in die Atmosphäre, die den Treibhauseffekt katalysiert und zur planetarischen Temperatursteigerung des Klimas führen kann.